残余热应力对复合材料双面胶接含裂纹铝合金板修复结构疲劳寿命的影响

来源：机械工程材料杂志2016年第9期北京时间：

作者：牛 勇, 李旭东, 穆志韬, 郝建滨

摘要：为研究残余热应力对复合材料双面胶接修复损伤金属结构疲劳寿命的影响, 利用T300/E51复合材料补片对含中心裂纹的LY12CZ铝合金板进行双面胶接修复, 研究了修复结构的疲劳寿命, 并通过断口分析反推出了疲劳裂纹的扩展情况; 利用Abaqus软件建立了考虑残余热应力的修复结构的三维有限元模型, 分别计算了应力强度因子随裂纹长度的变化关系, 并利用二次多项式拟合得到了应力强度因子幅值与裂纹长度的关系式; 最后, 利用Pairs公式材料常数修正法, 对修复结构的疲劳寿命进行了预测。结果表明: 在相同的疲劳载荷条件下, 裂纹板修复结构的疲劳寿命约为未修复裂纹板的23倍; 残余热应力会增加裂纹尖端的应力强度因子;有限元模拟的裂纹板修复结构的疲劳寿命与试验结果吻合较好, 相对误差为3.7%。

关键词：复合材料, 胶接修复, 铝合金, 残余热应力, 疲劳寿命